A Streaming Parallel Decision Tree Algorithm

1. Abstract

  • processors快速構(gòu)建histogram假褪,把數(shù)據(jù)壓縮到固定的大小
  • master processor找到近似最優(yōu)的split點(diǎn)
  • 分析了算法的準(zhǔn)確性

2. Intro

  • 決策樹的一大優(yōu)點(diǎn)是提供了human-readable的分類rules
  • 缺點(diǎn)是需要對(duì)屬性排序以確定如何split節(jié)點(diǎn)
  • 排序過(guò)于耗時(shí)的兩種解決辦法:對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)排序;用sampling或者直方圖來(lái)代替排序
  • Horizontal parallelism: 切分?jǐn)?shù)據(jù)到processors
  • Vertical parallelism: 切分屬性到processors
  • focus on 近似算法
  • 每個(gè)processor將自己數(shù)據(jù)的近似描述發(fā)送給master processor抓艳,master匯總信息,決定如何split

3. Algorithm description

  • 數(shù)據(jù)切分的必要性:?jiǎn)螜C(jī)無(wú)法存儲(chǔ)应闯;無(wú)法到達(dá)單機(jī)砸喻;無(wú)法在一定時(shí)間內(nèi)處理所有數(shù)據(jù)

3.1. Histogram building

  • 四個(gè)procedures:update、merge犯犁、sum、uniform
  • merge:第一步女器,兩個(gè)histogram合并為一個(gè)histogram酸役;第二步,合并最近的兩個(gè)bins驾胆,保證最多只有B個(gè)bins
  • uniform:將直方圖均一化涣澡,也就是每個(gè)bin里的數(shù)據(jù)數(shù)量是一樣的

3.2. Tree growing

  • 停止條件:node上sample的數(shù)量;node的impurity
  • 最常見的impurity函數(shù):Gini criterion和entropy function
  • 每個(gè)processor處理他們能看到的數(shù)據(jù)丧诺,建立直方圖入桂,然后發(fā)送給master processor
  • 決策樹在訓(xùn)練中或者訓(xùn)練后被剪枝,為了減小樹的大小锅必,為了增強(qiáng)模型的泛化性事格;對(duì)完整的樹叢bottom到up檢測(cè),一些子樹被剪枝搞隐,根據(jù)剪枝前后誤差的變化

3.3. 復(fù)雜度分析

  • 直方圖bin的數(shù)量是固定的驹愚,直方圖的操作的時(shí)間是固定的
  • 一輪迭代需要:At most N/W operations by each processor in the updating phase(N是數(shù)據(jù)大小,W是processors數(shù)量)劣纲;固定的space和communication復(fù)雜度逢捺;merge phase需要固定的時(shí)間

4. Related work

  • 第一類算法有被證明的近似保證,但是需要很大的內(nèi)存癞季,需要的空間與數(shù)據(jù)大小成正比
  • 第二類是啟發(fā)式的方法劫瞳,在實(shí)際中很有用,需要較少的空間開銷绷柒,但是缺少嚴(yán)格的準(zhǔn)確性分析
  • 固定內(nèi)存算法會(huì)帶來(lái)準(zhǔn)確率的代價(jià)志于。當(dāng)數(shù)據(jù)分布是傾斜的,在線直方圖的準(zhǔn)確率會(huì)下降
  • SPDT與SPIES和pCLOUDS的區(qū)別:第一個(gè)不同是废睦,SPIES和pClOUDS采樣數(shù)據(jù)伺绽,SPDT不采樣;第二個(gè)不同是需不需要對(duì)數(shù)據(jù)的第二輪掃描嗜湃;第三個(gè)不同是奈应,本文分析了并行樹與順序樹的error
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